Diseño de Zapatas Con Garga Excentrica

MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD INSTALADA DEL PUESTO DE SALUD HUARIPAMPA - MICRORED SAN NICOLAS - RED HUAYLAS SUR - DIRESA ANCASH - I ETAPA

Diseamos la zapata excntrica para los siguientes datos:Consideraciones de Diseo

DATOS : El nivel freatico esta por debajo de la profundidad de desplante Pu = 1.03E+06 N El suelo corresponde a un terreno de arena mal graduadas

Ps=Pu/ = 8.10E+05 N El terreno no presenta sustancias acidas ni presencia de sulfatost = 1.23E-01 MPahf = 1.50 m Datos de la Columna:t = 9.50E-07 N/mm3 bc=

S/C = 1.20E-02 MPa hc=MUX = 2.63E+08 N-mm db columna

Ms=Mu/ 1.84E+08 N-mm

1.- Materialesf'c =fy =

2.- Dimensionamiento de la zapata:

-Clculo del peralte de la zapata db = N13 f'c = 21 MPa fy = 420 MPa

ldb= 286 mm > 235 mm > 200 mmld= 286 mm

Refuerzo en la zapata, se asume: db = N13Recubrimiento ( R ) = 75 mm

hz= 374 mm hz= 400 mm

Ademas:h1= 100 mm

h2= 1000 mm

hz= 400 mm

-Determinacin de la Reaccin Neta del SueloCon:

qn=t-h1*cs-h2*t-hz*ca-s/c t=cs=

Reemplazando los valores, tenemos: t=qn= 0.098 MPa ca=

S/C=-Ps (Carga de Servicio) :

-Momento direccin X-X :

DISEO DE ZAPATAS AISLADAS CON CARGAS EXCENTRICASZAPATA INTERIOR (Z-1)

250 mm350 mm13 mm

21 MPa420 MPa

hz=ldb+r+db

hf = 1500 mm

0.123 MPa0.000023 N/mm30.000001 N/mm30.000024 N/mm30.0120 MPa

Ps = PD+PL = 809903.00 N

M =MDX+MLX = 184100000.00 N.mm

mmdff

dfl by

c

bydc 200**043.0`

**24.0

h

b

c

c


- Primer Tanteo:

Asumiendo:Con:

qn*Bz= 809903 1104600000 qn*Bz= 404.952 276.1502000 4000000

Tomamos el positivo qn*Bz= 681.102 Bz= 681.1015 Bz=0.0982

Finalmente:Bz = 7000 mmHz = 2000 mm

- Segundo Tanteo:

Asumiendo:Con:

qn*Bz= 809903 1104600000 qn*Bz= 539.935 490.9331500 2250000



- Verificando la excentricidad:

Se verifica que: e


- Reaccin Amplificada del Suelo

. Carga de Servicio: Ps = PD+PL = 809903 N

. Carga Ultima: Pu = 1030000 N

qnu= 1030000 * qn1,2 qnu= 1.27 * qn1,2809903

- Verificamos corte por Flexin:

* En la direccin Y-Y

Calculo de d: db = N13 hz = 400 mm r = 75 mm

d=hz-(r-db) d = 312 mm

Calculo de Lv1:

Lv1=Hz/2-hc/2-d= 263 mm

Calculo de la cortante q'n:

263 mm Hallamos el valor de h, por semejanza de tringulos

qn2=0.005 h= 0.0764 MPaqn1=0.097

Como: q'n1= h+qn1

q'n= 0.081 MPa

Calculo de la cortante ultima:Vu =qnu*Bz*Lv1

Calculo de la cortante resistente por flexin: f'c = 21 MPa Bz = 10600mm d = 312mm = 0.85

= 2147028 N

Vc > Vu 315551 N Cumple Condicin

hc=350mm Hz = 1500mm

1237 mm

hz=1500mm

Bz = 10600mmVu = 1.270*(q'n+qn1)/2*Bz*Lv1

Vu = 315550.71 N

2147028 N >

q'nh

dbwcf

Vc 6'

12nqPsPuqnu

XXM

Y'

XX

Lv1

qn1

q'n

qn2

hcbc


* En la direccin X-X



Calculo de Lv1:

Lv2=Bz/2-bc/2-d= 4863 mm

Calculo de la cortante ultima:

Vu =qnu*Bz*Lv1

qn1=0.097

Calculo de la cortante resistente por flexin: f'c = 21 MPa Hz = 1500mm d = 312mm = 0.85

= 303825 N

Vc > Vu 471884 N No Cumple

- Verificar corte por Punzonamiento: hc = 350 mm bc=250mm d = 312mm

419 mm 662 mm 419 mm

qn2=0.005qn1=0.097

Hallamos el valor de h'' por semejanza de tringulos Hallamos el valor de h'' por semejanza de tringulos

h'' = 0.0668 MPa h''' = 0.0259 MPaComo: q''n= h''+qn2 Como: q'''n= h'''+qn2

q''n= q'''n= 0.0305 MPa

-Fuerza Cortante Ultimo por Punzonamiento:

bc=250.00mm Bz = 10600mm

Hz = 1500mm

qn2=0.005Vu = 1.270*(qn2+qn1)/2*Hz*Lv2

Vu = 471883.87 N

hz=1500mm

303825 N >

Hz=1500mm

0.0714 MPa

Vup = 1.270*(qn2+qn1)/2*Hz*Bz-(q'''n+q''n)/2*(hc+d)*(bc+d)

Vup = 1009625.89 N

q'''nh'''

q''nh''

dbwcf

Vc 6'

bc+d=

B'z

qn1

qn2

q''n

q''n

Y

XLv2

qn1q'n

qn2

hcbc

X'


- Resistencia del Concreto al Punzonamiento: bc=250mm hc = 350 mm d = 312mm

= 2448.00 mm

bc = hc/bc = 1.400

s= 30 Columnas de Borde

De acuerdo al ACI (3 frmulas) = 0.85 f'c = 21 MPa

= 1204188 N

= 1443775 N Vc = 991684 N

= 991684 N

Condicin:

No Cumple

DISEO

- Calculo del Refuerzo Longitudinal por Flexin: En la Direccin X-X


925 mm 575 mm

qn2=0.005qn1=0.097

Hallamos el valor de h, por semejanza de tringulos

q'n = 0.0620 MPa qn1=0.097 h= 0.0571 MPa

Como: q'n= h+qn1

q'n= 0.0620 MPa

D.M.F. Mu=

Mu= 2.43E+08 N-mm

-Calculo de el area de acero y de la profundidad de bloque sometido a compresn

Mu = 2.43E+08 N-mmf'c = 21 MPafy = 420 MPa

Bz = 10600 mm. As = a = 5 mm.d = 312 mm.

Vc = 991684 N > Vup = 1009625.89 N

L' = 575mm

Bz = 10600mm

Hz = 1500mm hz=1500mm

1.270*(q'n*L'^2/2+(qn1-q'n)*2/3*L'^2)*Bz

L' = 575mm

2253 mm2.

bc

hc

y

x

Mu

q'nh

dbocf

cVc

6'21

dbocf

bodsVc

12'

2*

dbocfVc '31

dhcdbcbo 22

U

S

Y

MA a* f * (d )2

S Y

C

A * fa0 .85 * f ' * bw


Limites de acero:Ademas: Bz = 10600mm d = 312mm f'c = 21 MPa fy = 420 MPa hz = 400 mm

Calculo de Cuantia Mxima :

A min= 9021.13 mm2. > 11024.00 mm2 b = 0.021250.63*b = 0.01339

Cojemos la mayor Area de Acero: debe cumplir que:

0.00333 < 0.01339 mm CumpleAs = 11024 mm.

- Finalmente el Refuerzo Longitudinal por Flexin: En la Direccin X-X

- Separacin:S=(Bz-2*r)/(n-1)N =As/Asb

Asumimos N 13

Recubimiento: 75 mmN = 84

N13, 1@ 0.13 S = 126 mm S = 130 mm

- Calculo del Refuerzo Longitudinal por Flexin: En la Direccin Y-YBz = 10600mm


875 mm 625 mm

qn2=0.005Hz = 1500mm qn1=0.097

L' = 625mmHallamos el valor de h, por semejanza de tringulos

q'n = 0.0590 MPa qn1=0.097 h= 0.0540 MPa

Como: q'n= h+qn1

q'n= 0.0590 MPa

D.M.F. Mu=

Mu= 2.89E+08 N-mm



Bz = 10600 mm. As = a = 5 mm.d = 312 mm.

hz=1500mm

1.270*(q'n*L'^2/2+(qn1-q'n)*2/3*L'^2)*Bz

L' = 625mm

2253 mm2.

hc

bc

y

M

q'nh

y

w

y

wc

fdb

fdbf

A **4.1*4

**'min

U

S

Y

MA

a* f * (d )2

S Y

C

A * fa0 . 8 5 * f ' * b w


- Verificamos resistencia al aplastamiento del C:f'c = 21 MPa bc=250mm hc = 350 mm

Pn = Pu / = Pu / 0.70 = 4026907 N

Pnb=0.85*f'c*A0 Pnb= 3123750 N

Pn = 4026907 N NO Cumple

% de refuerzo (segn ACI 318-2005) = refuerzo ancho franjarefuerzo total direccin corta

0.142

% de refuerzo = 1.75

% As = 19314.77686S=(Bz-2*r)/(n-1)N =As/Asb

Asumimos N 13Recubimiento: 75 mm

N = 146S = 72 mm S = 80 mm

N13, 1@ ,.08

Pu =2818835 N

< Pnb = 3123750 N

12% refuerzo z

z

BH



DATOS : El nivel freatico esta por debajo de la profundidad de desplante Pu = 3.14E+04 N El suelo corresponde a un terreno de gravas mal graduadas







ldb= 286 mm > 235 mm > 200 mmld= 286 mm


hz= 374 mm hz= 400 mm

Ademas:h1= 100 mm

h2= 800 mm

hz= 400 mm


qn=t-h1*cs-h2* t-hz*ca-s/c t=cs=




ZAPATAS AISLADAS CON CARGAS EXCENTRICASZAPATA LATERAL (Z-2)

250 mm

300 mm13 mm

21 MPa420 MPa

hz=ldb+r+db

hf = 1300 mm

0.111 MPa0.000023 N/mm30.000019 N/mm30.000024 N/mm30.0250 MPa

Ps = PD+PL = 22006.02 N

M =MDX+MLX = 2949702.00 N.mm

mmdff

dfl by

c

bydc 200**043.0`

**24.0

h

b

c

c


- Primer Tanteo:

Asumiendo:

Con:

qn*Bz= 22006 17698212 qn*Bz= 7.335 1.966

3000 9000000



- Segundo Tanteo:

Asumiendo:Con:

qn*Bz= 22006 17698212 qn*Bz= 25.889 24.496850 722500




Se verifica que: e





qnu= 31437 * qn1,2 qnu= 1.43 * qn1,222006





Calculo de Lv1:

Lv1=Hz/2-hc/2-d= -37 mm


-37 mm Hallamos el valor de h, por semejanza de tringulos

qn2=0.005 h= 0.0967 MPaqn1=0.097

Como: q'n1= h+qn1

q'n= 0.101 MPa



= 182295 N

Vc > Vu -4192 N Cumple Condicin

hc=300mm Hz = 850mm

887 mm

hz=850mm

Bz = 900mmVu = 1.270*(q'n+qn1)/2*Bz*Lv1

-Vu = 4192.13 N

182295 N >

q'nh

dbwcf

Vc 6'

12nqPsPuqnu

XXM

Y'

XX

Lv1

qn1

q'n

qn2

hcbc





Calculo de Lv1:

Lv2=Bz/2-bc/2-d= 13 mm


Vu =qnu*Bz*Lv1

qn1=0.097


= 172167 N



119 mm 612 mm 119 mm

qn2=0.005qn1=0.097



q''n= q'''n= 0.0176 MPa


bc=250.00mm Bz = 900mm

Hz = 850mm

qn2=0.005 Vu = 1.430*(qn2+qn1)/2*Hz*Lv2Vu = 804.89 N

hz=850mm

172167 N >

Hz=850mm

0.0843 MPa


Vup = 31968.55 N

q'''nh'''

q''nh''

dbwcf

Vc 6'

bc+d=

B'z

qn1

qn2

q''n

q''n

Y

XLv2

qn1q'n

qn2

hcbc

X'



= 2348.00 mm

bc = hc/bc = 1.200

s= 40 Columna exterior


= 1268232 N

= 1739498 N Vc = 951174 N

= 951174 N

Condicin:

Cumple Condicin

DISEO



575 mm 275 mm

qn2=0.005qn1=0.097


q'n = 0.0670 MPa qn1=0.097 h= 0.0627 MPa

Como: q'n= h+qn1

q'n= 0.0670 MPa

D.M.F. Mu=

Mu= 4.64E+06 N-mm



Bz = 900 mm. As = a = 1 mm.d = 312 mm.

Vc = 951174 N > Vup = 31968.55 N

L' = 275mm

Bz = 900mm

Hz = 850mm hz=850mm

1.270*(q'n*L'^2/2+(qn1-q'n)*2/3*L'^2)*Bz

L' = 275mm

38 mm2.

bc

hc

y

x

Mu

q'nh

dbocf

cVc

6'21

dbocf

bodsVc

12'

2*

dbocfVc '31

dhcdbcbo 22

U

S

Y

MA a* f * (d )2

S Y

C

A * fa0 .85 * f ' * bw


Limites de acero:Ademas: Bz = 900mm d = 312mm f'c = 21 MPa fy = 420 MPa hz = 400 mm


A min= 765.94 mm2. > 936.00 mm2 b = 0.021250.63*b = 0.01339

Cojemos la mayor Area de Acero: debe cumplir que:0.00333 < 0.01339 mm Cumple

As = 936 mm.



Asumimos N 16


N16, 1@ 0.19 S = 188 mm S = 190 mm



1200 mm 300 mm

qn2=0.005Hz = 850mm qn1=0.097


q'n = 0.0790 MPa qn1=0.097 h= 0.0741 MPa

Como: q'n= h+qn1

q'n= 0.0790 MPa

D.M.F. Mu=

Mu= 5.32E+06 N-mm



Bz = 900 mm. As = a = 1 mm.d = 312 mm.

hz=1500mm

1.270*(q'n*L'^2/2+(qn1-q'n)*2/3*L'^2)*Bz

L' = 300mm

38 mm2.

hc

bc

y

M

q'nh

y

w

y

wc

fdb

fdbf

A **4.1*4

**'min

U

S

Y

MA a* f * (d )2

S Y

C

A * fa0 . 8 5 * f ' * b w


- Verificamos resistencia al aplastamiento del C:

f'c = 21 MPa bc=250mm hc = 300 mm

Pn = Pu / = Pu / 0.70 = 116318 N

Pnb=0.85*f'c*A0 Pnb= 2677500 N

Pn = 116318 N Cumple Condicin


0.944


% As = 962.7428571S=(Bz-2*r)/(n-1)N =As/Asb


N = 7S = 125 mm S = 130 mm

N13, 1@ 0.13

Pu =81422 N

< Pnb = 2677500 N

12% refuerzo z

z

BH



DATOS : El nivel freatico esta por debajo de la profundidad de desplante Pu = 5.61E+04 N El suelo corresponde a un terreno de gravas mal graduadas







ldb= 286 mm > 235 mm > 200 mmld= 286 mm


hz= 374 mm hz= 350 mm

Ademas:h1= 100 mm

h2= 850 mm

hz= 350 mm


qn=t-h1*cs-h2*t-hz*ca-s/c t=cs=




ZAPATAS AISLADAS CON CARGAS EXCENTRICASZAPATA ESQUINA (Z-3)

300 mm300 mm13 mm

21 MPa420 MPa

hz=ldb+r+db

hf = 1300 mm

0.111 MPa0.000023 N/mm30.000019 N/mm30.000024 N/mm3

M =MDX+MLX = 4438196.70 N.mm

0.0015 MPa

Ps = PD+PL = 39286.10 N

mmdff

dfl by

c

bydc 200**043.0`

**24.0

h

b

c

c


- Primer Tanteo:

Asumiendo:

Con:

qn*Bz= 39286 26629180 qn*Bz= 13.095 2.9593000 9000000



- Segundo Tanteo:

Asumiendo:Con:

qn*Bz= 39286 26629180 qn*Bz= 41.354 29.506950 902500




Se verifica que: e





qnu= 56123 * qn1,2 qnu= 1.43 * qn1,239286





Calculo de Lv1:

Lv1=Hz/2-hc/2-d= 63 mm


63 mm Hallamos el valor de h, por semejanza de tringulos

qn2=0.005 h= 0.0865 MPaqn1=0.097

Como: q'n1= h+qn1

q'n= 0.091 MPa



= 153081 N


hc=300mm Hz = 950mm

887 mm

hz=950mm

Bz = 900mmVu = 1.270*(q'n+qn1)/2*Bz*Lv1

Vu = 6777.91 N

153081 N >

q'nh

dbwcf

Vc 6'

12nqPsPuqnu

XXM

Y'

XX

Lv1

qn1

q'n

qn2

hcbc





Calculo de Lv1:

Lv2=Bz/2-bc/2-d= 38 mm


Vu =qnu*Bz*Lv1

qn1=0.097


= 161585 N



194 mm 562 mm 194 mm

qn2=0.005qn1=0.097



q''n= q'''n= 0.0235 MPa


bc=300.00mm Bz = 900mm

Hz = 950mm

qn2=0.005 Vu = 1.430*(qn2+qn1)/2*Hz*Lv2Vu = 2629.54 N

hz=950mm

161585 N >

Hz=950mm

Vup = 39222.02 N

0.0783 MPa


q'''nh'''

q''nh''

dbwcf

Vc 6'

bc+d=

B'z

qn1

qn2

q''n

q''n

Y

XLv2

qn1q'n

qn2

hcbc

X'



= 2248.00 mm

bc = hc/bc = 1.000

s= 20 Para Columnas En Esquinas


= 1147087 N

= 827998 N Vc = 764724 N

= 764724 N

Condicin:

Cumple Condicin

DISEO



625 mm 325 mm

qn2=0.005qn1=0.097


q'n = 0.0660 MPa qn1=0.097 h= 0.0609 MPa

Como: q'n= h+qn1

q'n= 0.0660 MPa

D.M.F. Mu=

Mu= 6.50E+06 N-mm



Bz = 900 mm. As = a = 2 mm.d = 262 mm.

Vc = 764724 N > Vup = 39222.02 N

L' = 325mm

Bz = 900mm

Hz = 950mm hz=950mm

77 mm2.

1.270*(q'n*L'^2/2+(qn1-q'n)*2/3*L'^2)*Bz

L' = 325mm

bc

hc

y

x

Mu

q'nh

dbocf

cVc

6'21

dbocf

bodsVc

12'

2*

dbocfVc '31

dhcdbcbo 22

U

S

Y

MA a* f * (d )2

S Y

C

A * fa0 .85 * f ' * bw


Limites de acero:

Ademas: Bz = 900mm d = 262mm f'c = 21 MPa fy = 420 MPa hz = 350 mm


A min= 643.20 mm2. > 786.00 mm2 b = 0.021250.63*b = 0.01339

Cojemos la mayor Area de Acero: debe cumplir que:0.00333 < 0.01339 mm Cumple

As = 786 mm.



Asumimos N 16


N16, 1@ 0.25 S = 250 mm S = 250 mm



625 mm 325 mm

qn2=0.005Hz = 950mm qn1=0.097


q'n = 0.0660 MPa qn1=0.097 h= 0.0609 MPa

Como: q'n= h+qn1

q'n= 0.0660 MPa

D.M.F. Mu=

Mu= 6.50E+06 N-mm



Bz = 900 mm. As = a = 2 mm.d = 262 mm.

hz=950mm

1.270*(q'n*L'^2/2+(qn1-q'n)*2/3*L'^2)*Bz

L' = 325mm

77 mm2.

hc

bc

y

M

q'nh

y

w

y

wc

fdb

fdbf

A **4.1*4

**'min

U

S

Y

MA a* f * (d )

2

S Y

C

A * fa

0 . 8 5 * f ' * b w


- Verificamos resistencia al aplastamiento del C:

f'c = 21 MPa bc=300mm hc = 300 mm

Pn = Pu / = Pu / 0.70 = 207655 N

Pnb=0.85*f'c*A0 Pnb= 3213000 N

Pn = 207655 N Cumple Condicin


1.056


% As = 764.7567568S=(Bz-2*r)/(n-1)N =As/Asb


N = 6S = 150 mm S = 150 mm

N13, 1@ 0.15

Pu =145359 N

< Pnb = 3213000 N

12% refuerzo z

z

BH

Diseño de Zapatas Con Garga Excentrica

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